高三有机化学官能团(有机化学高中知识点汇总官能团)

(1)结构简式：ROH

(2)结构特点：呈角状，与氧原子相连的原子与羟基上的氢原子不在一条直线上。羟基中的氧原子有两个孤对电子，很容易与H2O分子的H原子形成氢键。因此，低级醇可以与水以任意比例混溶。

（3）主要性质：醇羟基中的O-H键不易断裂，因此醇的酸性一般比水弱。只有Na、K等活泼金属才能制备相应的醇盐。相反，制备的醇钠（如C2H5ONa）是相当强的碱（比NaOH碱性更强）。

醇的羟基可被O2(CuO)、KMnO4、K2CrO7等氧化剂氧化。氧化的本质实际上是醇脱去羟基和-碳原子上的两个H原子，生成一分子H2O。当羟基所连接的碳原子上有超过2个H时，羟基被氧化成醛基；当羟基所连接的碳原子上只有1个H时，羟基被氧化成羰基(酮)基团。当羟基连接到碳原子上时，如果连接的碳原子上没有H，则羟基不能被氧化。

p需要注意的是，由于羟基的氧原子具有很强的吸电子性，两个羟基不能同时与一个碳原子连接，否则会脱水生成相应的醛、酮、酸；而且一般情况下，羟基不能与碳碳双键的碳原子连接，因为这种烯醇结构一般不稳定。

醇羟基的另一个重要特征是消除反应。一般用浓硫酸作为催化剂，除去醇中的羟基，生成含有双键的有机物。需要注意的是醇发生消除反应时的温度控制。温度较低时会生成副产物醚类，只有当温度达到一定范围时才会发生消除反应。消除反应的本质是羟基和位上的H原子一起被除去生成H2O的反应。因此，能发生消除反应的醇必须含有-H原子。

醇可以与酸发生酯化反应，稍后将详细描述。

（4）在高中有机合成中的应用：醇本身是有机合成中最常见的目标产物之一。制备醇的方法有很多种（即引入羟基），我们比较熟悉的主要方法是醛基的转化，通过酯的水解和烯烃的水合。

醇与卤代烃相互转化，由醇生成卤代烃（卤化）。常用的卤化剂有HCl（HBr）、PCl3（PBr3）、SOCl2等（两者使用后收率较高）。

酒精氧化生成醛，进而生成羧酸。然后醇和羧酸反应形成酯。这就是高中有机化学考试“爆”的套路。

醇与金属钠反应制取醇钠。醇钠是一种强碱，广泛用于有机合成。

5.酚羟基

(1)结构简式：

(2)主要性质：酚羟基呈极弱酸性，能与NaOH溶液反应，但不与NaHCO3溶液反应。将CO2气体通入酚钠溶液中，析出苯酚晶体，CO2转化为HCO3-离子。

酚羟基活性很高，一般酚类物质很容易被氧化。当苯酚置于空气中时，其表面被O2氧化而变成粉红色。其他氧化剂，如KMnO4酸性溶液、硝酸、硫酸等，均可氧化酚羟基。

酚羟基能活化苯环的邻位和对位，因此酚类与浓溴水反应生成溴化物沉淀。例如，当苯酚加入到浓溴水中时，得到三溴苯酚沉淀，但当苯酚加入到液溴（CCl4溶液中的Br2）中时，沉淀会溶解在Br2中，无法观察到。其他取代基如硝基和磺酸基也将取代酚羟基的邻位和对位。

酚羟基与FeCl3溶液反应生成紫色配位化合物。

(3)在高中有机合成中的应用：酚羟基是使苯环活化的基团，其邻位和对位上可以引入其他基团。推理题中，可将制备酚醛树脂时苯酚与甲醛的反应原理作为考点。

6.醛基与酮基

(1)结构简式：CHO

(2)结构特点：C原子和O原子之间形成碳氧双键。碳氧双键连接的两个原子与双键两端的C原子和O原子在同一平面上。碳氧双键中的氧原子有两个孤对电子，也可以形成氢键。

(3)主要性质：“中间价态”。醛基具有类似于无机化学中的SO2和Fe2+的“中间价态物质”。它既可以发生氧化反应，也可以发生还原反应。可由醛基催化加氢而得。-CH2OH基团，醛基可被氧化得到羧基。高中时提到了三种氧化醛基的方法：——O2催化氧化、新制Cu(OH)2氧化、银氨溶液氧化。后两者尤其要掌握。

醛基也可以发生加成反应，但醛基不能像碳碳双键那样与X2、H2O、HX等试剂加成（这种加成称为“亲电加成”）。醛基的加成称为“亲核加成”（试剂首先攻击的不是碳氧双键，而是醛基中的碳原子，因此称为“亲核加成”）。高中课本上没有要求醛基的加成反应。当它作为信息出现时，一般只涉及醛和HCN的加成。这种加成反应还可以引入C原子，使碳链增长；另一个常见的信息反应是著名的羟醛缩合反应，稍后将讨论。

当羰基与两个碳原子连接时，称为酮基。酮和醛性质上最大的区别是酮基一般不能被弱氧化剂如新配制的Cu(OH)2和银氨溶液氧化。酮的化学性质在高中要求不是很高，这里就不讨论了。

（4）在高中有机合成中的应用：醛和酮在有机合成中有着广泛的应用。它们利用羰基的亲核加成性质以及醛和酮中-H原子的活性来组合复杂的试剂和有机反应。可以合成许多结构复杂的物质。然而，高中时对醛的理解却很简单。课本上只介绍了醛基的氧化。在一般问题上，醛基的作用只是转化为羧基或还原为羟基。但在信息题中，醛类的应用有很多变化，这里不再讨论。

7.羧基

(1)结构式：-COOH

(2)结构特点：羧基含有羰基和羟基。与羧基相连的原子与官能团上的碳原子和两个氧原子共面，氢原子在面外。羧基中的两个氧原子具有孤对电子，可以吸引氢原子形成氢键。在纯羧酸中，两个羧酸分子的羧基也可以通过氢键结合。

(3)主要性状：呈酸性。由于羧基上的氢原子容易电离，因此羧酸是最典型的有机酸。羧酸一般比碳酸酸性更强，因此只有羧酸才能与Na2CO3或NaHCO3溶液反应，放出CO2气体或溶解CaCO3固体。但将CO2气体通入羧酸的钠盐溶液中不会生成这种羧酸。

酯化反应。在高中有机化学推理题中，“十题九有酯”这句话是千真万确的。酸的酯化反应和酯的水解反应可以说是有机化学中最“烂”的课题。酯化反应的实际机理相对复杂。从反应结果来看，羧酸提供羟基，醇提供氢，剩余部分被除去，形成一分子H2O。因此，酯化反应是取代反应，相当于除去羟基上的氢原子后，羧基上的羟基被醇取代。

（4）在高中有机合成中的应用：利用羧酸的酸性来制备相应的盐，以增加有机物在水中的溶解度和有机物的稳定性。

合成酯类。羧酸和醇，或具有羧基和羟基官能团的有机化合物（羟基酸），可以通过在浓硫酸中加热来合成。高中时通过酯化反应可以得到三种酯：a由羧基和羟基组成的普通酯，其中可能存在多于一分子的酸和醇，如乙酸乙酯、甘油三酯、己二胺等。二乙酸等

b.环酯的形成分为三种情况。第一种是羟基酸分子中的羧基和羟基结合，由一分子有机物形成环酯，又称内酯；第二种是两分子羟基酸的酯化。反应聚合成环酯，产物中相同基团范围为对位

从位置上来说，最典型的例子是乳酸（CH3CH(OH)COOH）分子形成的二聚体乳酸（如下左图）；第三种是二元酸和二元醇通过酯化反应聚合成环酯。产品中有对称面，如草酸和乙二醇的聚合物（下右图）

C。形成高聚酯。小分子二元酸和二醇可以通过酯化反应形成长链，聚合成高分子化合物。该反应是缩聚反应。有多少分子的羧酸和醇聚合，就产生多少分子的H2O。

合成其他羧酸衍生物。酯、酰胺、酰基卤和酸酐都是羧酸衍生物。我们了解到的氨基酸脱水缩合形成的多肽就是聚酰胺。该内容教材中没有提及，这里不再讨论。

利用羧酸的脱羧反应引入其他官能团。这是有机合成中相当常见的想法。高中教科书中没有具体提及脱羧反应，但该反应可以作为信息给出。我们刚开始学习有机化学时接触到的CH3COONa+NaOH==CH4+Na2CO3反应实际上是一个脱羧反应。

8.酯基

(1)结构式：-COO-

（2）主要性能：酯类（包括油脂）最显着的特性是水解性。酯水解有两种方法，酸化处理后得到的产物是酸和醇。酯的酸性水解实际上利用了酯化反应的可逆性。H+的催化作用对于正反应和逆反应都是等效的。但酯水解时不得使用浓硫酸，否则作为反应物的H2O会被硫酸吸收。影响反应进程；酯的碱性水解也利用了化学平衡的原理。在碱性条件下，反应生成的酸用碱中和，生成的盐从液体反应物中分离出来，进入水中，促进反应。进行，该反应为皂化反应。

酯类中有一种非常特殊的物质——甲酸盐。它们的官能团可以写成-O-CHO的形式，因此这类酯同时具有酯和醛的特性。它不仅能水解，还能发生银镜反应等醛基的特征反应。

(3)在高中有机合成中的应用：通过水解反应得到羧酸和醇。酯在自然界中随处可见，包括动物和植物中的油脂。通过水解反应可以得到甘油和相应的脂肪酸。

保护羟基、氨基等活性基团。酯类的化学性质一般比较稳定，不易被氧化，因此常用来保护羟基和氨基。

9.硝基和氨基